CN107792264B

CN107792264B - 行驶装置

Info

Publication number: CN107792264B
Application number: CN201710800175.4A
Authority: CN
Inventors: 釜刚史; 觉知诚; 森淳
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-09-17
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: JP2018039384A; CN107792264A; JP6493342B2; US20180065701A1; US10450028B2

Abstract

本发明提供一种行驶装置，该行驶装置包括沿行驶方向设置的前轮和两个后轮，前轮通过使用者的操作来转动，两个后轮被彼此独立地旋转驱动，在行驶装置行驶时，使用者驾乘在行驶装置上，该行驶装置包括：前轮支撑构件；后轮支撑构件；调节机构，调节机构构造成通过使用者改变前轮支撑构件和后轮支撑构件的相对位置来调节前轮与后轮之间的轮距长度；以及控制器，控制器构造成基于轮距长度和前轮的转动角度来以如下方式控制两个后轮中的每个后轮的旋转速度：前轮的移动轨迹和两个后轮的移动轨迹画出同心弧。

Description

行驶装置

技术领域

本发明涉及一种行驶装置，使用者驾乘在该行驶装置上行驶。

背景技术

当今，个人移动车辆已经受到关注。考虑到操纵性，个人移动车辆通常制造成较小的尺寸，这引起了其在以高速行驶时缺乏稳定性的问题。为了提高包括个人移动车辆但不限于此的车辆的稳定性，已经提出了具有可调节轮距长度的车辆(例如，日本未经审查专利申请公报No.H1-106717和No.2005-231415)。

发明内容

此前已经提出的具有可调节轮距长度的多数车辆已经基于汽车被提出，尽管这些车辆是个人移动车辆。此外，这些车辆的转向机构不是专门用于个人移动车辆的。个人移动车辆的一个优点是：即使在狭窄的空间中，个人移动车辆也可以实现良好的操纵性。但是，具有可调节轮距长度的车辆的转向轨迹根据车辆状态而变化并且因此乘员不能如他/她所期望地使车辆转向。

本发明是为解决这种问题而作出的，并且本发明提供了一种行驶装置，该行驶装置允许作为乘员的使用者即使在狭窄的空间中也可以如他或她所期望地进行转向。

根据本发明的一方面的行驶装置包括沿行驶方向设置的前轮以及两个后轮，前轮通过使用者的操作来转动，两个后轮被彼此独立地旋转驱动，并且在行驶装置行驶时，使用者驾乘在行驶装置上，行驶装置包括：前轮支撑构件，前轮支撑构件构造成以可旋转的方式支撑前轮；后轮支撑构件，后轮支撑构件构造成以可旋转的方式支撑两个后轮；调节机构，调节机构构造成通过使用者改变前轮支撑构件和后轮支撑构件的相对位置来调节前轮与两个后轮之间的轮距长度；以及控制器，控制器构造成基于轮距长度和前轮的转动角度来以如下方式控制两个后轮中的每个后轮的旋转速度：前轮的移动轨迹和两个后轮的移动轨迹画出同心弧。

通过这种构型，以及考虑到转向时的轮距长度，行驶装置以如下方式移动：由使用者操控的前轮的轨迹和作为驱动轮的两个后轮的每条轨迹围绕一个中心点画出弧，因此，可以防止前轮的移动方向与后轮的移动方向不同的不稳定的运转。

根据本发明，可以提供一种行驶装置，该行驶装置允许作为乘员的使用者即使在狭窄的空间中也可以如他或她所期望地进行转向。

本发明的以上及其他目的、特征和优点将通过下文给出的详细说明以及附图而变得被更充分地理解，附图仅通过说明的方式给出并且因此不被认为是限制本发明。

附图说明

图1是根据第一实施方式的行驶装置在其以低速行驶时的总体侧视图；

图2是行驶装置的总体俯视图；

图3是示出了行驶装置转向的状态的总体俯视图；

图4是行驶装置在其以高速行驶时的总体侧视图；

图5A、图5B和图5C是描述在WB长度恒定时转向角度与转向中心之间的关系的图；

图6A、图6B和图6C是描述在转向角度恒定时WB长度与转向中心之间的关系的图；

图7是描述驱动轮的旋转速度的推导的图；

图8是行驶装置的控制框图；

图9是示出了旋转角度和转向角度与目标速度之间的关系的曲线图；

图10是示出了根据另一示例的在旋转角度和转向角度与目标速度之间的关系的表格；并且

图11是示出了在行驶装置行驶时的进程的流程图。

具体实施方式

在下文中，尽管将参照本发明的实施方式对本发明进行描述，但是根据权利要求的本发明不限于以下实施方式。此外，以下实施方式中所描述的所有部件对于用于解决问题的手段而言不必是不可缺少的。

图1是根据第一实施方式的行驶装置100在其以低速行驶时的总体侧视图。图2是从上方观察行驶装置100时处于图1所示的状态的行驶装置100的总体俯视图。在图2中，由图1中的虚线所示的使用者900未示出。

行驶装置100是一种个人移动车辆并且是一种电动操作的移动车辆，使用者在他或她驾乘在行驶装置100上时站立在该移动车辆上。行驶装置100包括相对于行驶方向的一个前轮101和两个后轮102(右后轮102a和左后轮102b)。前轮101的取向在使用者900操作车把115时被改变。前轮101用作转向轮。右后轮102a和左后轮102b是被彼此独立地旋转驱动的驱动轮。右后轮102a通过减速机构由右马达105a驱动并且左后轮102b通过减速机构由左马达105b驱动。右轮轴103a和左轮轴103b以轴线彼此重合的方式设置，其中，右轮轴103a是右后轮102a的轮轴，左轮轴103b是左后轮102b的轮轴。行驶装置100通过三个轮在三点处接地并且是这样的静止稳定车辆：即使在行驶装置100在使用者900没有驾乘在行驶装置100上的情况下停放时，该静止稳定车辆也是自支撑的。

前轮101由前轮支撑构件110以可旋转的方式支撑。前轮支撑构件110包括前杆111和叉状件112。叉状件112固定至前杆111的一个端部并且将前轮101夹置在中间以在前轮101的两侧以可旋转的方式支撑前轮101。车把115沿前轮101的旋转轴线方向延伸，并且车把115固定至前杆111的另一端部。当使用者900使车把115转向时，前杆111将操作的力传递至前轮101以改变前轮101的取向。

两个后轮102由后轮支撑构件120以可旋转的方式支撑。后轮支撑构件120包括后杆121和本体部分122。本体部分122固定并支撑后杆121的一个端部。此外，本体部分122通过右轮轴103a以可旋转的方式支撑右后轮102a，并且通过左轮轴103b以可旋转的方式支撑左后轮102b。本体部分122还用作壳体，该壳体容置上述右马达105a和左马达105b、减速机构以及向马达供应电力的电池等。在本体部分122的上表面上设置有踏板141以用于使用者900放置他或她的脚。

前轮支撑构件110和后轮支撑构件120通过置于前轮支撑构件110与后轮支撑构件120之间的枢转接合部131和铰接接合部132联接至彼此。枢转接合部131在前杆111的固定有车把115的另一端部附近的位置处固定至前杆111，其中，前杆111构成前轮支撑构件110。此外，枢转接合部131枢转地布置在铰接接合部132上并且相对于铰接接合部132绕枢转轴线T_A旋转，该枢转轴线T_A平行于前杆111延伸的方向设置。铰接接合部132枢转地布置在构成后轮支撑构件120的后杆121的一个端部上，该端部与后杆121的由本体部分122支撑的端部相反。铰接接合部132相对于后杆121绕铰接轴线H_A旋转，该铰接轴线H_A平行于轮轴103延伸的方向设置。

通过这种结构，当使用者900使车把115转向时，前轮支撑构件110相对于后轮支撑构件120绕枢转轴线T_A转动，使得前轮101的取向可以被改变。此外，当使用者900将车把115沿着行驶方向向前倾斜时，使用者900的动作使前轮支撑构件110和后轮支撑构件120相对于彼此绕铰接轴线H_A旋转，使得由前杆111和后杆121形成的角度可以变小。当由前杆111和后杆121形成的角度较小时，WB长度变短，WB长度是前轮101与后轮102之间的轮距(WB)的距离。相反地，当使用者900将车把115沿行驶方向向后倾斜时，前轮支撑构件110和后轮支撑构件120相对于彼此绕铰接轴线H_A旋转，使得由前杆111和后杆121形成的角度可以变大。当由前杆111和后杆121形成的角度增大时，WB长度增加。即，使用者900能够通过将他/她的动作用作旋转力来减小或增加WB长度。

在铰接接合部132附近设置有偏置弹簧133。偏置弹簧133沿旋转方向在铰接轴线H_A上施加偏置力，该偏置力使由前杆111和后杆121形成的角度减小。偏置弹簧133例如是扭转弹簧。在使用者900不与车把115接触时，偏置弹簧133的偏置力将由前杆111和后杆121形成的角度改变为在结构上最小的角度。另一方面，偏置弹簧133的偏置力构造为使得使用者900能够容易地将车把115沿行驶方向向后倾斜的程度。因此，使用者900可以通过改变车把115上的承重和踏板141上的承重中的至少一者来调节由前杆111和后杆121形成的角度并且因此调节WB长度。即，通过铰接接合部132连接前杆111和后杆121的机构作为调节机构，通过该调节机构使用者900调节WB长度。

在铰接接合部132附近设置有旋转角度传感器134。旋转角度传感器134输出由前杆111和后杆121绕铰接轴线H_A形成的角度。旋转角度传感器134例如是旋转编码器。来自旋转角度传感器134的输出被发送至控制器，稍后将对此进行描述。

以相似的方式，在枢转接合部131附近设置有转向角度传感器135。转向角度传感器135输出由前杆111和后杆121绕枢转轴线T_A形成的角度。转向角度传感器135例如是旋转编码器。来自转向角度传感器135的输出被发送至控制器，稍后将对此进行描述。

图3是示出了行驶装置100转向的状态的总体俯视图。当使用者900使车把115转向时，直接连接至车把115的前杆111也随着车把115转向。前杆111通过枢转接合部131以可旋转的方式联接至后杆121。因此，转向角度传感器135输出图3所示的转向角度φ，枢转轴线T_A作为旋转中心。

行驶装置100在行驶时根据转向角度φ的方向改变行驶装置100的取向。当转向角度变大时，转向半径变小并且作为乘员的使用者900承受大的离心力。即使当转向角度恒定时，使用者900承受的离心力也会随着行驶速度的增加而增加。

在正前方方向由φ＝0表示时，当行驶装置100相对于正前方方向向右转向时，转向角度传感器135输出正角度，而当行驶装置100相对于正前方方向向左转向时，转向角度传感器135输出负角度。转向角度大小的状态例如用绝对值|φ|表示。此外，作为一个示例，根据该实施方式的行驶装置100在φ＝±80度的范围内转向。

当使用者900增大转向角度|φ|时，该实施方式中的行驶装置100减速，并且当使用者900减小转向角度|φ|时，该实施方式中的行驶装置100加速。即，目标速度与转向角度|φ|相关联并且转向角度|φ|的改变使得行驶装置100加速/减速以达到目标速度。

行驶装置100在WB长度较短时以低速行驶，并且行驶装置100在WB长度较长时以高速行驶。图1示出了具有较短的WB长度的行驶装置100以低速行驶的状态。图4是图1所示的行驶装置100的总体侧视图，并且图4示出了具有较长的WB长度的行驶装置100以高速行驶的状态。

如图所示，由前杆111和后杆121形成的角度相对地增大的方向应该为正，并且旋转角度应该为θ。此外，旋转角度θ可以取得的最小值(最小角度)应该为θ_MIN，并且旋转角度θ可以取得的最大值(最大角度)应该为θ_MAX。例如，θ_MIN为10度，θ_MAX为80度。换句话说，提供结构控制构件，使得旋转角度θ落在θ_MIN与θ_MAX之间的范围内。

WB长度与旋转角度θ一一对应，并且WB长度可以通过如下函数来计算：WB长度＝f(θ)。因此，WB长度可以通过改变旋转角度θ来调节。在该实施方式中，行驶装置100在使用者900增大旋转角度θ时加速，并且行驶装置100在使用者900减小旋转角度θ时减速。即，目标速度除了与转向角度|φ|相关联之外，目标速度还与旋转角度θ相关联，并且旋转角度θ的改变使得行驶装置100加速/减速以达到与改变后的旋转角度相关联的目标速度。换句话说，旋转角度θ用作将WB长度与目标速度关联的参数，并且当使用者900调节WB长度时，目标速度根据调节后的WB长度而改变。

当旋转角度θ减小时，WB长度变短，从而改善操纵性。即，行驶装置100可以在狭窄的空间中来回移动。相反地，当旋转角度θ增大时，WB长度变长，从而改善行驶稳定性、特别是直行驾驶性能。即，即使在以高速行驶时，行驶装置100也不容易受由在道路上的颠簸等引起的摇摆影响。由于WB长度与速度的改变相关联地改变，所以WB长度在行驶装置100以低速行驶时将不会较长，并且因此行驶装置100可以以低速在最小的投影区域中移动。即，行驶装置100行驶所需的道路的面积较小，而不需要过多的面积。当行驶装置100停放时，该效果特别地显著。由于使用者900可以在他或她将车把115向前及向后倾斜时使速度和WB长度两者彼此相关联地改变，因此驾驶操作是容易且简单的。

如上所述，使用者900能够通过操作车把115独立地执行对WB长度的调节和对转向角度φ的调节。即，使用者900能够在WB长度较长的状态下使行驶装置100转向或者在WB长度较短的状态下使行驶装置100转向。此外，无论WB长度如何，使用者900都能够通过将车把115轻微地转向来使行驶装置100轻微转弯或者通过将车把115大幅地转向来改变方向。以这种方式，当WB长度和转向角度彼此独立地取不同值时，需要根据情况适当地控制驱动轮的旋转。除非驱动轮的旋转被适当地控制，否则前轮行驶的方向将与后轮行驶的方向不同，这会引起与使用者的期望相反的不稳定的运转。于是，根据该实施方式的行驶装置100根据WB长度和转向角度φ来控制驱动轮的旋转。将按顺序描述这些控制。

图5A、图5B和图5C是描述在WB长度恒定时转向角度与转向中心之间的关系的图。图5A、图5B和图5C示意性地示出了从上方观察行驶装置100时前轮101、右后轮102a以及左后轮102b之间的相对位置关系以及取向。

图5A、图5B和图5C中的每幅图都示出了在WB长度为WB_S1的状态下使车把115转向的状态。在图5A所示的状态下，前轮101的转向角度φ为15(度)，在图5B所示的状态下，前轮101的转向角度φ为60(度)，并且在图5C所示的状态下，前轮101的转向角度φ为75(度)。在该实施方式中，WB长度是前轮101的中心与后轮轴线之间沿垂直于后轮轴线方向的距离，该后轮轴线是两个后轮102的旋转中心。虽然在实际的行驶装置中，转向角度φ的改变使得行驶路面与前轮101的接地点根据前杆111以及前轮101的旋转轴线的偏置量而改变，但是在该示例中，为了便于理解，处于任何转向角度时前轮的接地点都不改变。

如图5A所示，当转向角度φ相对较小时，转向中心相对远离行驶装置100，转向中心被定义为前轮轴线与后轮轴线彼此相交的点，其中，前轮轴线是前轮101的旋转轴线的中心。即，转向半径相对较大。如图5B所示，当转向角度φ增大时，转向中心靠近右后轮102a并且转向半径变小。当转向角度φ进一步增大时，转向中心最终与右后轮102a的接地点重合，如图5C所示。

如果右后轮102a和左后轮102b以同样的旋转速度旋转，则后轮102趋于向前直线移动并且前轮101趋于转向。因此，如图5C所示，当转向角度φ较大时，前轮101的旋转被锁定，这有碍于平顺的转向。即使在图5A和图5B所示的情况下，行驶装置100也不能沿使用者所期望的转向轨迹移动。即，为了使前轮101、右后轮102a以及左后轮102b中的每个轮都沿如弧形箭头所示的同心弧的轨迹转向，其中，同心弧以转向中心作为中心点，右后轮102a的旋转速度和左后轮102b的旋转速度中的每个旋转速度都需要根据转向半径来调节。

前述关系不仅应用于WB长度保持恒定时改变转向角度φ的情况，而且还应用于WB长度改变时使行驶装置100转向的情况。图6A、图6B和图6C是描述在转向角度φ恒定时WB长度与转向中心之间的关系的图。与图5A、图5B和图5C类似，图6A、图6B和图6C也示意性地示出了从上方观察时行驶装置100时前轮101、右后轮102a以及左后轮102b之间的相对位置关系以及取向。

图6A、图6B和图6C中的每幅图都示出了转向角度φ为60度的状态。图6B所示的状态与图5B所示的状态相同。在图6A所示的状态下，WB长度为比WB_S1长的WB_S2，并且在图6C所示的状态下，WB长度为比WB_S1短的WB_S3。

如图6A所示，当WB长度相对较长时，转向中心相对远离行驶装置100。即，转向半径相对较大。如图6B所示，当WB长度缩短时，转向中心靠近右后轮102a并且转向半径变小。当WB长度进一步缩短时，转向中心最终与右后轮102a的接地点重合，如图6C所示。

即，为了使前轮101、右后轮102a以及左后轮102b中的每个轮都沿如弧形箭头所示的同心弧的轨迹转向，其中，同心弧以转向中心作为中心点，不仅在转向角度φ改变的情况下，需要根据转向半径来调节右后轮102a的旋转速度和左后轮102b的旋转速度中的每个旋转速度，而且在WB长度改变的情况下，也需要根据转向半径来调节右后轮102a的旋转速度和左后轮102b的旋转速度中的每个旋转速度。尽管图5A-5C和图6A-6C已经对行驶装置100向右转向(转向角度φ为正值)的情况进行了描述，但同样地，在行驶装置100向左转向(转向角度φ为负值)的情况下也需要根据转向半径来调节旋转速度。

如上所述，可以缩短WB长度的个人移动车辆的一个优点是：即使在狭窄的空间中也可以实现良好的操纵性。转向角度φ可以增大并且转向半径可以减小的结构特性带来良好的操纵性的优点。换句话说，即使在转向角度φ增大并且转向半径减小时也需要实现平顺的转向运动。但是，在如上所述的转向半径被大幅改变的装置结构中，使用用于普通车辆的差动齿轮的差动装置不能充分地调节内轮与外轮之间的旋转差。特别地，普通差动装置不能解决原地转弯(pivot turn)，原地转弯指在内轮侧停止旋转时转向，如图5C和图6C所示。为了解决该问题，根据该实施方式的行驶装置100执行控制以便旋转地驱动右后轮102a和左后轮102b，其中，右后轮102a和左后轮102b是彼此独立地被旋转驱动的驱动轮。

图7是描述推导右后轮102a的旋转速度和左后轮102b的旋转速度的过程的说明图。与图5A-5C和图6A-6C类似，图7示意性地示出了从上方观察行驶装置100时的状态下前轮101、右后轮102a以及左后轮102b之间的相对位置关系以及取向。在该示例中，行驶装置100的参考点被定义为右后轮102a与左后轮102b之间的中点。

在图7中，d表示参考点与右后轮102a之间以及参考点与左后轮102b之间的距离。即，d是轮距长度的一半。符号n表示参考点与前轮101的中心之间的沿后轮轴线的位移量。符号r表示转向半径并且在该示例中，符号r被定义为沿后轮轴线从转向中心至前轮101的中心的长度。符号V表示沿转向半径的切线方向的速度。符号V_R表示在右后轮102a的接地点处沿切线方向的速度并且符号V_L表示在左后轮102b的接地点处沿切线方向的速度。

当行驶装置100的转向角速度由ω表示时，可以获得以下表达式：

V＝rω (1)

V_L＝(r+(d+n))ω (2)

V_R＝(r-(d-n))ω (3)

此外，由于转向半径由以下表达式来表达：

r＝WB/tanφ (4)，

因此，表达式(2)和(3)可以用表达式(1)和(4)由以下表达式来表达：

V_L＝V+(d+n)(tanφ/WB)V (5)

V_R＝V-(d-n)(tanφ/WB)V (6)

可以认为：表达式(5)和(6)的右侧的第一项是相对于平移指令的速度分量并且右侧的第二项是相对于转向指令的速度分量。转向角度φ可以根据转向角度传感器135的输出获得，并且WB可以使用旋转角度传感器134的输出来计算。此外，d是根据车体结构限定的值并且n是根据车体结构、φ以及θ计算出的值。因此，当第一项被给出作为转向时的目标速度时，控制器能够通过将基于WB长度和转向角度φ计算出的与第二项对应的值与目标速度相加或从目标速度中减去来计算右后轮102a的速度指令值和左后轮102b的速度指令值。

此外，通过右后轮102a的速度指令值和左后轮102b的速度指令值除以每个轮的半径，可以计算右后轮102a的目标旋转速度和左后轮102b的目标旋转速度。控制器产生用于驱动右马达105a和左马达105b的驱动信号以遵循已经计算出的目标旋转速度。

当控制器产生驱动信号并且控制驱动轮时，使用者900能够使行驶装置100以如下方式移动：前轮101的移动轨迹和后轮102的移动轨迹画出以转向中心作为中心点的同心弧。即，作为乘员的使用者900能够如他/她所期望地将行驶装置100转向，而没有不协调的感觉。特别地，即使对于在狭窄的空间中使行驶装置100突然转向的操作，使用者900也能够使行驶装置100平顺地转向。

图8是行驶装置100的控制框图。控制器200例如是CPU并容置在本体部分122内部。轮驱动单元210包括用于驱动后轮102的驱动电路和马达，后轮102是驱动轮。轮驱动单元210容置在本体部分122内部。如上所述，控制器200将驱动信号发送至轮驱动单元210，从而控制后轮102的旋转。

响应于来自控制器200的请求，车辆速度传感器220检测右后轮102a的旋转量和左后轮102b的旋转量并且将检测结果作为速度信号发送至控制器200。控制器200根据已经获取的速度信号来计算与前述V对应的平移速度。如上所述，旋转角度传感器134检测旋转角度θ。响应于来自控制器200的请求，旋转角度传感器134将检测结果作为旋转角度信号发送至控制器200。如上所述，转向角度传感器135检测转向角度φ。响应于来自控制器200的请求，转向角度传感器135将检测结果作为转向角度信号发送至控制器200。

载荷传感器240例如是检测施加在踏板141上的载荷的压电膜，并且载荷传感器240嵌置在踏板141中。响应于来自控制器200的请求，载荷传感器240将检测结果作为载荷信号发送至控制器200。

存储器250是非易失性存储介质并且例如是固态驱动器。存储器250不仅存储用于控制行驶装置100的控制程序，而且还存储用于控制的各种参数值、函数、查找表等。存储器250存储用于将旋转角度θ和转向角度|φ|转换为目标速度的转换表251。

图9是示出了旋转角度θ和转向角度|φ|与目标速度V之间的关系的曲线图，作为用于将旋转角度θ和转向角度|φ|转换成目标速度的转换表251的示例。如图9所示，目标速度V被表示为对每个转向角度|φ|限定的旋转角度θ的线性函数。对于每个转向角度|φ|，目标速度配置成随着旋转角度θ增大而增大。例如，当转向角度|φ|为0度时，当最小角度为θMIN(度)时，目标速度变为0，并且当最大角度为θ_MAX(度)时，目标速度变为最大速度V₀(km/h)。

图9中的符号a、b以及c具有0<a<b<c的关系。在任何转向角度中，当旋转角度θ为最小角度θ_MIN(度)时，目标速度为0，并且相应转向角度的线性函数都满足(θ,V)＝(θMIN,0)。当|φ|＝a时，最大角度θ_MAX(度)的目标速度是V_a，当|φ|＝b时，最大角度θ_MAX(度)的目标速度是V_b，并且当|φ|＝c时，最大角度θ_MAX(度)的目标速度是V_c。此时，存在V₀>V_a>V_b>V_c>0的关系。即，作为目标速度的最大速度配置成随着转向角度|φ|增大而减小。此外，由于每个转向角度|φ|的旋转角度θ与目标速度V之间的关系都是线性函数，因此，在大于θ_MIN的所期望的旋转角度θ中，当旋转角度θ恒定时，存在目标速度随着转向角度|φ|增大而减小的关系。

通过提前将旋转角度和转向角度与目标速度按前述关系表达式相关联，当转向角度恒定时，行驶速度随着WB长度增加而自动地增加。因此，以低速行驶时的良好的操纵性和以高速行驶时的稳定性都可以实现。此外，当WB长度恒定时，行驶速度随着转向角度增大而自动地减小。因此，驾乘者不会由于离心力而失去他/她的平衡并且因此能够实现安全驾乘。

虽然已经参照图9对转向角度|φ|具有四个值0、a、b以及c的情况进行了描述，但是自然也可以对于五个或更多个转向角度|φ|定义线性函数。此外，除了线性函数之外的各种函数可以被应用。此外，目标速度V可以由两个变量的函数f(θ,φ)定义。

目标速度V设置为参照图7描述的相对于平移指令的速度分量V。因此，右后轮102a的目标旋转速度和左后轮102b的目标旋转速度基于前述表达式(5)和(6)用目标速度V来计算。

图10是示出了旋转角度θ和转向角度|φ|与目标速度之间的关系的表格，作为用于将旋转角度θ和转向角度|φ|转换成目标速度的转换表251的另一示例。在图9的示例中，连续变化的目标速度与连续变化的旋转角度θ相关联。在图10的示例中，构造如下二维查找表，在该二维查找表中，连续变化的旋转角度θ和连续变化的转向角度|φ|均被分成多个组并且该多个组中每个组与一个目标速度相关联。

如图10所示，在转向角度|φ|在0度以上且小于2度之间的范围内，例如，目标速度0(km/h)与旋转角度θ在θ_MIN以上且小于θ₁之间的范围内的组相关联，目标速度5.0(km/h)与旋转角度θ在θ₁以上且小于θ₂之间的范围内的组相关联，目标速度10.0(km/h)与旋转角度θ在θ₂以上且小于θ₃之间的范围内的组相关联，并且目标速度15.0(km/h)与旋转角度θ在θ₃以上且小于θ_MAX之间的范围内的组相关联。接着0度以上且小于2度之间的范围，转向角度|φ|分为2度以上且小于20度之间的范围、20度以上且小于40度之间的范围以及40度以上且80度(＝最大转向角度)以下之间的范围，并且目标速度还与每个转向角度的范围中的每个旋转角度的范围相关联。

图10所示的查找表以如下方式设置：只要转向角度|φ|的范围相同，则与旋转角度θ的第一范围相关联的目标速度不超过与大于该第一范围的第二范围相关联的目标速度。此外，前述查找表以如下方式设置：只要旋转角度θ的范围相同，则与转向角度|φ|的第一范围相关联的目标速度不超过与小于该第一范围的第二范围相关联的目标速度。

当转向角度|φ|的范围在40度以上与80度以下之间时，例如，3.0(km/h)与θ₁以上且小于θ₂之间的范围相关联，该速度不超过与θ₂以上且小于θ₃之间的范围相关联的6.0(km/h)。此外，当旋转角度θ的范围为θ₂以上且小于θ₃之间时，10.0(km/h)与转向角度|φ|在2度以上且小于20度之间的范围相关联，该速度不超过与转向角度|φ|在0度以上且小于2度之间的范围相关联的10.0(km/h)。

与以上示例相同，当目标速度与旋转角度θ以及转向角度|φ|的稍宽的范围相关联时，例如由于受到使用者900的身体的摇摆的影响，目标速度不会逐渐地变化，并且因此期望的是速度将平顺地改变。明显的是，滞后可以包括在上述范围之间的边界中，并且通过设定在加速和减速时的范围的不同边界，期望的是速度将更平顺地改变。

此外，在附图所示的示例中，当转向角度|φ|小于2度时，认为使用者期望向前直线移动并且据此设置目标速度。根据这种构型，即使当车把115变得有些不稳定时，使用者也能够使行驶装置100向前直线移动的速度保持恒定。此外，目标速度相对于转向角度|φ|增大而减小的速率随着旋转角度θ增大而变大。根据这种构型，使用者可以容易地相对于转向时产生的离心力保持平衡。

旋转角度θ和转向角度|φ|与目标速度的关联不限于图9和图10的示例中的那些，并且可以形成各种其他关联。此外，在转换表251中，与目标速度相关联的参数不是WB长度，而是旋转角度θ，虽然在根据该实施方式的行驶装置100中采用该转换表251，但是由于旋转角度θ与WB长度一一对应，因此也可以如原始预期地采用WB长度和转向角度|φ|与目标速度关联的转换表。在这种情况下，在使用前述函数将从旋转角度传感器134获得的旋转角度θ转换成WB长度后，可以参考转换表。无论采用呈函数形式的转换表还是采用呈查找表形式的转换表，与第一WB长度相关联的第一目标速度以如下方式配置：只要转向角度恒定，则第一目标速度不超过与比第一WB长度长的第二WB长度相关联的第二目标速度，并且与第一转向角度相关联的第三目标速度以如下方式配置：只要WB长度恒定，则第三目标速度不超过与比第一转向角度小的第二转向角度相关联的第四目标速度。

接下来，将对根据该实施方式的行驶进程进行描述。图11是示出了在行驶装置行驶时的进程的流程图。当电力开关打开并且从载荷传感器240接收到指示存在载荷的信号时，即，当使用者900驾乘在行驶装置100上时，流程开始。

在步骤S101中，控制器200获得来自旋转角度传感器134的旋转角度信号以计算当前的旋转角度θ。此外，控制器200获得来自转向角度传感器135的转向角度信号以计算当前的转向角度|φ|。在步骤S102中，将计算出的旋转角度θ和转向角度|φ|应用于已经从存储器250读出的转换表251，以设定目标速度。

当控制器200设定目标速度时，控制器200进行至步骤S103，在步骤S103中，控制器200产生如上所述的右后轮102a和左后轮102b的驱动信号并且将驱动信号发送至轮驱动单元210。当目标速度大于当前速度时，控制器200使行驶装置100加速。当目标速度小于当前速度时，控制器200使行驶装置100减速。

控制器200监测在加速或减速期间旋转角度θ和转向角度|φ|是否已经改变，即，使用者900是否已将车把115沿前后方向或左右方向倾斜(步骤S104)。当控制器200判定旋转角度θ和转向角度|φ|中的至少一者已经改变时，控制器200使进程再次从步骤S101开始。当控制器200判定旋转角度θ和转向角度|φ|均未改变时，控制器200进行至步骤S105。应当指出的是，当采用图10所示的转换表时，如果旋转角度θ或转向角度|φ|在一个范围内变化，则控制器200判定旋转角度θ或转向角度|φ|尚未改变。

在步骤S105中，控制器200接收来自车辆速度传感器220的速度信号并且评估当前速度是否已经达到目标速度。如果控制器200判定当前速度尚未达到目标速度，则控制器200返回至步骤S103，并且继续加速或减速。如果控制器200判定当前速度已经达到目标速度，则控制器200进行至步骤S106。在步骤S106中，控制器200检查目标速度是否为零。如果目标速度为零，则意味着在步骤S106时行驶装置100停止。否则，行驶装置100以目标速度行驶，并且因此控制器200将使行驶装置100保持以该速度行驶的驱动信号发送至轮驱动单元210(步骤S107)。

即使在步骤S107中行驶装置100以恒定速度行驶，控制器200仍监测旋转角度θ和转向角度|φ|是否已经改变，即，使用者900是否已将车把115沿前后方向或左右方向倾斜(步骤S108)。当控制器200判定旋转角度θ和转向角度|φ|中的至少一者已经改变时，控制器200返回至步骤S101。当控制器200判定旋转角度θ和转向角度|φ|均未改变时，控制器200返回至步骤S107以继续以恒定速度行驶。

如果在步骤S106中控制器200确认目标速度为零，则控制器200进行至步骤S109，并且基于从载荷传感器240接收到的载荷信号来评估使用者900是否离开行驶装置100。如果控制器200判定使用者900尚未离开行驶装置100，即，判定载荷存在，则控制器200返回至步骤S101以继续行驶控制。如果控制器200判定使用者900已经离开行驶装置100，则一系列操作结束。

尽管已经参照示例对实施方式进行了描述，但是前轮和后轮可以不是轮并且可以是诸如球形轮、履带等之类的接地元件。此外，用于驱动驱动轮的动力源不限于马达而可以是汽油发动机等。此外，调节机构不限于是使用操作操作构件的使用者的操作的力来调节轮距长度的机械机构，并且可以是由致动器调节的机构。

因此根据所描述的本发明，将明显的是，本发明的实施方式可以以许多方式进行变型。这些变型不被认为是背离本发明的主旨和范围，并且对于本领域技术人员而言明显的所有这些改型都旨在包括在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种行驶装置，所述行驶装置包括沿行驶方向设置的前轮和两个后轮，所述前轮通过使用者的操作来转动，所述两个后轮被彼此独立地旋转驱动，在所述行驶装置行驶时，使用者驾乘在所述行驶装置上，所述行驶装置包括：

前轮支撑构件，所述前轮支撑构件构造成以可旋转的方式支撑所述前轮；

后轮支撑构件，所述后轮支撑构件构造成以可旋转的方式支撑所述两个后轮；

调节机构，所述调节机构构造成通过使用者改变所述前轮支撑构件和所述后轮支撑构件的相对位置来调节所述前轮与所述两个后轮之间的轮距长度；以及

控制器，所述控制器构造成基于所述轮距长度和所述前轮的转动角度来以如下方式控制所述两个后轮中的每个后轮的旋转速度：所述前轮的移动轨迹和所述两个后轮的移动轨迹画出同心弧，

其中，当由所述轮距长度和所述转动角度限定的所述行驶装置的转向角度恒定时，所述控制器基于以如下方式设定的目标速度来控制所述两个后轮中的每个后轮的所述旋转速度：与第一轮距长度相关联的第一目标速度不超过与比所述第一轮距长度长的第二轮距长度相关联的第二目标速度。

2.根据权利要求1所述的行驶装置，其中，当所述轮距长度恒定时，所述控制器基于以如下方式设定的目标速度来控制所述两个后轮中的每个后轮的所述旋转速度：与第一转向角度相关联的第三目标速度不超过与比所述第一转向角度小的第二转向角度相关联的第四目标速度。

3.根据权利要求1或2所述的行驶装置，所述行驶装置包括车把单元，当使用者沿所述行驶方向使所述车把单元倾斜时，由于使用者的操作力被传递至所述调节机构，因此所述车把单元改变所述前轮支撑构件与所述后轮支撑构件之间的相对位置，并且当使用者使所述车把单元转向时，由于使用者的操作力被传递至所述前轮支撑构件，因此所述车把单元改变所述转动角度。